[發明專利]一種功率單元及控制方法

在審

• 申請號: 202211737767.3
• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN116032110A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 毛康宇;李崇波;陳岱;王怡華
• 申請（專利權）人: 大禹電氣科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/219;H02M7/5387;H02M1/088
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 王江能

本發明公開了一種功率單元及控制方法，涉及電力電子技術領域，所述功率單元包括三相PWM整流電路、直流母線電路和PWM控制系統，三相PWM整流電路包括三個電感和六個第一IGBT，PWM控制系統用于獲取三個電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及功率單元的三相交流輸入側的目標功率因數，再根據三個電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及目標功率因數，對六個第一IGBT進行導通或關斷的PWM閉環控制。本發明實現了功率單元三相交流輸入側的功率因數的目標控制，且能夠在相當寬的工作范圍內實現高功率因數運行。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種功率單元及控制方法。

背景技術

目前，常規高壓變頻器的功率單元的設計方案是一般包括三相整流電路、直流母線電路和單相H橋逆變電路，其中三相整流電路由六個二極管組成。在當前的常規設計方案中，高壓變頻器的功率單元的三相交流輸入側通常使用一個移相變壓器，以提高功率單元的三相交流輸入側的功率因數，降低諧波含量。但是，采用移相變壓器三相交流輸入側的功率因數不能根據需求調節，且當高壓變頻器功率較大時，移相變壓器的設計將變得困難，難以達到較高的功率因數。

發明內容

本發明實施例提供一種功率單元及控制方法，以解決相關技術中現有功率單元三相交流輸入側的功率因數不能根據需求調節，且難以達到較高的功率因數的技術問題。

第一方面，提供了一種功率單元，包括：

相連的三相PWM整流電路和直流母線電路，所述三相PWM整流電路包括三個電感和六個第一IGBT，一個所述電感的一端連接三相交流的一相輸出端、另一端連接兩個所述第一IGBT；

PWM控制系統，其與所述三相PWM整流電路和直流母線電路連接，且被配置為：

所述PWM控制系統用于獲取三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及功率單元三相交流輸入側的目標功率因數；

所述PWM控制系統還用于根據三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及所述目標功率因數，對六個所述第一IGBT進行導通或關斷的PWM閉環控制。

一些實施例中，所述PWM控制系統還用于根據三個所述電感的實際前端輸入電壓和實際輸入電流、所述直流母線電路的實際母線電壓和目標母線電壓以及所述目標功率因數，對六個所述第一IGBT進行導通或關斷的PWM閉環控制的過程，包括：

對三個所述電感的實際前端輸入電壓進行鎖相環控制得到輸入電壓矢量角；

根據所述輸入電壓矢量角對三個所述電感的實際輸入電流進行坐標變換，得到有功電流分量的實際值和無功電流分量的實際值；

根據所述目標母線電壓對所述實際母線電壓進行PI調節得到有功電流分量的目標值，根據所述目標功率因數和所述有功電流分量的目標值計算得到無功電流分量的目標值；

根據所述有功電流分量的目標值對所述有功電流分量的實際值進行PI調節得到第一電壓控制分量，根據所述無功電流分量的目標值對所述無功電流分量的實際值進行PI調節得到第二電壓控制分量；

根據所述第一電壓控制分量、所述第二電壓控制分量和所述輸入電壓矢量角進行PWM調制，分別得到六個所述第一IGBT的驅動脈沖，根據所述驅動脈沖導通或關斷六個所述第一IGBT。

一些實施例中，所述PWM控制系統包括采集電路、整流驅動電路和控制器，所述采集電路與三個所述電感和直流母線電路連接，所述控制器與所述采集電路連接，所述整流驅動電路與所述控制器和六個所述第一IGBT連接；